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1、本科毕业设计任务书题目 基于DSP的带阻滤波器设计 专业 电子信息工程 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：一 主要内容工频干扰是工业现场的常见干扰源，它的存在对工业现场小信号的提取造成了较大的困难，课题要求采用DSP设计一个通用，滤波参数可以调节的带阻式滤波器，以满足对工业现场小信号提取的要求。二 基本要求1 学习滤波器的工作原理。2 学习DSP的相关知识。3 选取适合的DSP处理器，设计硬件电路。4 编写程序实现带阻滤波器。5 设计人机交互接口。6 要求能够方便地修改滤波参数。7 要求设计硬件原理图。8 编写相关程序编译仿真通过。9 如果进度可行，试制实际电路系统。10 毕业设
2、计完成后，要求提交论文，包括详细的设计说明、图纸等技术资料。11 翻译英文资料一份。三 主要参考资料1 DSP处理器及应用，邹彦2 数字信号处理，（美）海因斯（Hayes，M.H.），20023 有源滤波器精确设计手册，（美）D.E.约翰逊 ，19844 高性能数字信号处理器与高速实时信号处理，苏涛等编著 ，1999完 成 期 限： 2012.02.132012.06.01 指导教师签章： 专业负责人签章： 2012 年 2 月 13 日基于DSP的带阻滤波器设计基于DSP的带阻滤波器设计摘 要在工业现场信号处理的过程中，有来自外界的各种噪声干扰，其中尤以工频干扰是最常见的干扰源。当被检测的信
3、号比较弱，并且频率也比较接近50Hz时，工频对被测信号的干扰就越加突出，对工业现场小信号的提取造成了很大的困难。课题拟利用数字滤波器去除工业现场小信号中工频干扰的影响。 首先依据工业现场信号的特点，采用MATLAB仿真计算带阻滤波器的性能指标，得到能满足现场提取信号要求的滤波器系数表。之后依据估计运算量选择相应的DSP处理器芯片，并根据转换精度来选择A/D与D/A转换器芯片，以及由于处理器内存不足进行FLASH、SRAM与PRAM的外部存储器扩展来设计一个DSP应用系统，并设定其中参数。最后在CCS开发环境下用软件编写程序来实现本课题中所需设计的带阻滤波器。关键词 带阻滤波器 工频干扰 DSP
4、 TMS320VC5402BASED-ON DSP DESIGN OF BAND-STOP FILTER ABSTRACTIn the industrial field of signal processing, there are all kinds of noise from outside, especially in the frequency interference is the most common sources of interference. When the detection signal is relatively weak, and the frequency c
5、lose to 50Hz, the frequency the more prominent of the measured signal interference and caused great difficulties to the small-signal extraction of the industrial field. The subject intends to take advantage of the digital filter to remove the impact of the industrial field signal frequency interfere
6、nce.Firstly, on the basis of industry scene signal characteristics, using MATLAB simulation of the band-stop filter performance index can meet the requirements of the scene of the signal filter coefficient table. Then, based on the estimated operation corresponding to the selected DSP processor chip
7、, and according to the conversion accuracy to choose A/D and D/A converter chip, and because the processor memory for FLASH, SRAM and PRAM external memory expansion to design a DSP application system, and set the parameters of them. Finally, in the CCS development environment to use software program
8、ming to achieve the required design of band-stop filter.KEY WORDS Band-stop filters Frequency interference DSP TMS320VC540246基于DSP的带阻滤波器设计目 录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 课题背景11.2 研究意义21.3 主要研究内容22 DSP数字滤波器关键指标分析与方案设计43 DSP系统的硬件电路设计73.1 DSP与A/D和D/A转换器的接口73.1.1 DSP与A/D转换器的接口73.1.2 DSP与D/A转换器的接口93.2 DSP存储器的扩展
9、113.2.1 FLASH的扩展113.2.2 SRAM的扩展123.2.3 PRAM的扩展133.3 DSP系统的外围电路设计143.3.1 电源电路的设计143.3.2 复位电路的设计163.3.3 时钟电路的设计173.4 JTAG仿真接口电路的设计194 带阻滤波器的DSP实现224.1 FFT/IFFT算法程序及应用22基于DSP的带阻滤波器设计4.1.1 FFT设计方法224.1.2 FFT算法的实现234.2 CCS开发环境244.3 带阻滤波器的软件设计264.3.1 带阻滤波器的程序流程264.3.2 带阻滤波器的实现28结束语30致谢31参考文献32附录33基于DSP的带阻
10、滤波器设计1 绪论1.1 课题背景目前，各种干扰在各类工业现场中均存在，所以仪表及控制系统的可靠性直接影响到现代化工业生产装置安全、稳定运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。并且工频干扰广泛存在各种工业现场中，其产生的途径主要包括输电馈线、照明设备、发动机以及各种电子仪器设备等，工频干扰的存在对于工业现场中小信号的提取造成了较大的困难。也就是说当我们在工业现场中提取有用信号时，如果此信号比较弱，频率比较接近50Hz时，工频干扰就越加突出，那么它对于我们提取有用信号就会造成很大困难，致使我们可能很艰难地做一些工业现场中与此有关的操作，这也会给我们造成很大的麻烦和损失。因此，我们要
11、设计数字滤波器来滤除此工频干扰，来解决它在工业现场中造成的困难。并且数字滤波技术也是进行数字信号处理的最基本手段之一，它是对数字输人信号进行运算，产生数字输出信号，以改善信号品质、提取有用信息、或者把组合在一起的多个信号分量分离开来为目的。在信号处理领域中，对于信号处理的实时性、快速性的要求越来越高。因此，在许多信息处理过程中，如对信号的过滤、检测、预测等，都要广泛地用到滤波器。其中数字滤波器具有稳定性高、精度高、设计灵活、实现方便等许多突出的优点，避免了模拟滤波器所无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题。因而随着数字技术的发展，用数字技术实现滤波器的功能越来越受到人们的注意和广泛的应用。数
12、字滤波器的实现方法大致可以分为三种：利用单片通用数字滤波器集成电路、DSP器件和可编程逻辑器件来实现。单片通用数字滤波器使用方便，但是由于字长和阶数的规格较少，不能完全满足实际需要。使用以串行运算为主的通用DSP芯片实现要简单，它是一种实时、快速、适合于实现各种数字信号处理运算的微处理器，借助于通用数字计算机，按滤波器的设计算法编出程序进行数字滤波。由于它具有丰富的硬件资源、改进的哈佛结构、高速数据处理能力和强大的指令系统，使得它在通信、航空、航天、雷达、工业控制、网络及家用电器等各个领域得到了广泛应用。用可编程DSP芯片实现数字滤波时，可通过修改滤波器的参数十分方便地改变滤波器的特性。因此，
13、我们有必要对滤波器的设计方法进行研究，理解其工作原理，优化其设计方法，并设计开发出稳定性好的滤波器系统。我们将通过DSP设计平台，实现较为重要的数字滤波器系统，从而通过本课题的研究，掌握滤波器的设计技术，为通信、信号处理等领域实用化数字滤波器的设计提供技术基础。本课题的研究，也将为今后设计以DSP芯片为核心部件的嵌入式系统提供技术基础，这不仅具有重要的理论意义，同时还具有重要的实际意义。1.2 研究意义随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已经成为当今一门极其重要的学科。数字信号处理(DSP)包括两重含义：数字信号处理技术(Digital Signal Processing)和数字信号处理
14、器(Digital Signal Processor)。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法，对信号进行采集、滤波、增强、压缩、估值和识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的，数字信号处理主要是研究有关数字滤波技术、离散变换快速算法和谱分析方法。作为数字信息处理分支之一的数字滤波器，也受到了人们越来越多的关注，它是通信、语言、图像、自动控制、雷达、航空航天、生物医学信号处理等领域中的一种基本处理部件，具有稳定性好、精度高、灵活性大等突出优点。在数字信号处理的应用中，数字滤波器很重要并且得到了广泛的应用。按照数字滤波器的特性，它可以被分为线性与非线性、时变与时不变、因
15、果与非因果、无限长单位脉冲响应(IIR)与有限长单位脉冲响应(FIR)等等。IIR滤波器的特征是具有无限持续时间冲激响应，这种滤波器一般需要用递归模型来实现，因而有时也称之为递归滤波器；而FIR滤波器的时间冲激响应只能延续一定时间，在工程实际中可以采用递归的方式实现，也可以采用非递归的方式实现，但其结构主要还是非递归结构，并且FIR滤波器很容易获得严格的线性相位特性，避免被处理信号产生相位失真，而其线性相位体现在时域中仅仅是在时间上的延迟，这个特点在图像信号处理、数据传输等波形传递系统中是非常重要的。相对于IIR滤波器，FIR滤波器有着易于实现和系统绝对稳定的优势，因此得到了广泛的应用。 1.3 主要研究内容由于在上节已说过，工频干扰是工业现场中的常见干扰源，它的存在对于工业现场中小信号的提取造成了较大的困难，那么本课题需采用TMS320VC5402 DSP芯片设计一个通用
